Question

7．如圖所示為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實驗裝置圖．圖1中A為小車，質(zhì)量為m，連接在小車后面的紙帶穿過電火花打點計時器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，P的質(zhì)量為m₂，C為彈簧測力計，實驗時改變P的質(zhì)量，讀出測力計不同讀數(shù)F，不計繩與滑輪的摩擦．

（1）電火花打點計時器工作電壓為交流（選填“交、直”）220V．
（2）在本次實驗中下列說法正確的是B
A．一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平
B．實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車
C．在本次實驗中m₂應(yīng)遠(yuǎn)小于m₁
D．測力計的讀數(shù)始終為$\frac{mg}{2}$
（3）如圖2是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm，x_EF=5.91cm，x_FG=6.34cm．已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=0.42m/s²．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）．
（4）實驗時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖象，可能是圖3中的圖線C．

Answer 1

分析 （1）了解打點計時器的原理和具體使用，尤其是在具體實驗中的操作細(xì)節(jié)要明確．
（2）該實驗必須要平衡摩擦；由于該實驗的連接方式，小車是在繩的拉力下加速運動，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量；由牛頓第二定律可求解測力計的讀數(shù)．
（3）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²求解加速度．
（4）如果沒有平衡摩擦力的話，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時，物體不動的情況．

解答 解：（1）電火花打點計時器工作電壓為交流220V，
（2）A、該實驗首先必須要平衡摩擦力，把長木板帶有定滑輪的一端適當(dāng)墊高，故A錯誤；
B、為提高打點的個數(shù)，打點計時器的使用都要求先接通電源后釋放小車，故B正確；
C、由于該實驗的連接方式，重物和小車不具有共同的加速度，小車是在繩的拉力下加速運動，此拉力可由測力計示數(shù)獲得，不需要用重物的重力來代替，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，故C錯誤；
D、由于重物向下加速度運動，由牛頓第二定律：m₂g-2F=m₂a，
解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$，故D錯誤；
故選：B．
（3）根據(jù)作差法得a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0634+0.0591+0.0549-0.0508-0.0464-0.0422}{0.09}$=0.42m/s²．
（4）若沒有平衡摩擦力，則當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，所以可能是圖中的圖線C．
故選：C．
故答案為：（1）交、220；（2）B；（3）0.42；（4）C

點評 對于基本實驗儀器，要會正確使用，了解其工作原理，為將來具體實驗打好基礎(chǔ)，對于實驗裝置和工作原理，我們不僅從理論上學(xué)習(xí)它，還要從實踐上去了解它，自己動手去做做．第2問選項C為易錯選項，這個是課本參考實驗的改進(jìn)版，用這種方法可以準(zhǔn)確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個比課本參考方案更好的辦法，題目價值很高．